一种钙钛矿墨水及钙钛矿薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钙钛矿墨水及钙钛矿薄膜的制备方法，其方法包括：取钙钛矿前驱体、配体溶剂以及载体溶剂混合均匀，制得以上所述的钙钛矿墨水；采用喷墨打印工艺在制备环境下将所述钙钛矿墨水打印至基板上，得到钙钛矿湿膜；在基板上方保持气体流速，使钙钛矿湿膜自然成核，形成钙钛矿预结晶干膜；在退火条件下，使得所述的钙钛矿预结晶干膜结晶固化形成钙钛矿薄膜。本发明专利技术通过配置钙钛矿墨水，使得钙钛矿薄膜能通过喷墨打印技术快速成型，并实现了对钙钛矿薄膜的精准控制。了对钙钛矿薄膜的精准控制。了对钙钛矿薄膜的精准控制。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿墨水及钙钛矿薄膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能
，尤其涉及一种钙钛矿墨水及钙钛矿薄膜的制备方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿材料拥有载流子迁移率高，带隙可调，制备合成工艺简单，成本低廉等特性，在太阳能光伏领域有着相当大的应用前景，目前实验室指标的钙钛矿电池光电转换效率已经超过25％。为了实现钙钛矿材料在光伏领域的工业生产和商业化应用，钙钛矿薄膜的大面积沉积工艺非常关键。
[0003]在制备工艺方面，钙钛矿薄膜可以通过蒸镀、丝印、旋涂、刮涂、狭缝涂和喷墨打印等多种方法实现，其中蒸镀的成本高，丝印的精度和厚度很难控制，旋涂不适于大规模生产。
[0004]目前产业界主要通过狭缝涂布的方式实现钙钛矿薄膜的均匀涂敷，该技术对设备的精度要求很高，涂布液体往往因为受力不稳定造成厚度不均匀等缺陷。其次，钙钛矿薄膜的结晶成相往往需要反溶剂萃取或真空闪蒸的方式实现，增加了成本的同时，可靠性也很难得到保证。如何使钙钛矿自然成核并与喷墨打印技术结合起来，是大规模连续的低成本工业化生产的关键。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种钙钛矿墨水及钙钛矿薄膜的制备方法，通过配置钙钛矿墨水，使得钙钛矿薄膜能通过喷墨打印技术快速成型，并实现了对钙钛矿薄膜的精准控制。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种钙钛矿墨水，所述钙钛矿墨水包括：钙钛矿前驱体、配体物以及载体溶剂，所述钙钛矿前驱体为基于ABX3结构的钙钛矿材料，其中：A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为一价阴离子；
[0007]所述钙钛矿前驱体在所述载体溶剂中的质量百分含量为10
‑
80wt％；
[0008]所述配体物与ABX3中B材料的摩尔比例为1：[0.5
‑
1.5]。
[0009]所述A为钾、铯、铷、甲胺基或者甲脒基中的一种或几种阳离子；
[0010]所述B为铅、锡中的一种或几种阳离子；
[0011]所述X为卤族元素、类卤族元素中的一种或几种阴离子。
[0012]所述卤族元素为：碘、溴、氯。
[0013]所述配体物包括二甲基亚砜DMSO、氮甲基吡咯烷酮NMP、DPSO、DMSP中的至少一种。
[0014]所述载体溶剂包括二甲基甲酰胺DMF,二甲基亚砜DMSO,γ丁内酯GBL，2
‑
ME，γ
‑
戊内酯E中的至少一者。
[0015]相应的，本专利技术还提供了一种钙钛矿薄膜的制备方法，所述制备方法包括：
[0016]取钙钛矿前驱体、配体溶剂以及载体溶剂混合均匀，制得以上所述的钙钛矿墨水；
[0017]采用喷墨打印工艺在制备环境下将所述钙钛矿墨水打印至基板上，得到钙钛矿湿膜；
[0018]在基板上方保持气体流速，使钙钛矿湿膜自然成核，形成钙钛矿预结晶干膜；
[0019]在退火条件下，使得所述的钙钛矿预结晶干膜结晶固化形成钙钛矿薄膜。
[0020]所述制备环境为湿度小于40％的空气或惰性气体环境；所述基板温度控制在10
‑
80摄氏度。
[0021]所述气体流速为0
‑
5m/s。
[0022]所述退火条件为一步或多步加热退火。
[0023]所述退火条件的退火温度为60
‑
200摄氏度。
[0024]本专利技术通过配置钙钛矿墨水，通过所配置的钙钛矿墨水可以结合喷墨打印技术能快速在基板上成型所需的钙钛矿薄膜，使得钙钛矿薄膜在喷墨打印的控制下使得厚度及位置均可实现微米级的精准控制；通过钙钛矿自然成核并与喷墨打印技术结合起来，可以实现大规模连续的低成本工业化生产钙钛矿薄膜。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0026]图1是本专利技术实施例中的钙钛矿薄膜的制备方法流程图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]实施例一
[0029]本专利技术实施例所涉及的钙钛矿墨水包括：钙钛矿前驱体、配体物以及载体溶剂，所述钙钛矿前驱体为基于ABX3结构的钙钛矿材料，其中：A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为一价阴离子；所述钙钛矿前驱体在所述载体溶剂中的质量百分含量为10
‑
80wt％；所述配体物与ABX3中B材料的摩尔比例为1：[0.5
‑
1.5]。这里的配体物需要和钙钛矿前驱体中的物质进行配位，即钙钛矿前驱体在所述载体溶剂中的质量百分含量为10
‑
80wt％时才能降低结晶条件，使体物与ABX3中B材料的摩尔比例为1：[0.5
‑
1.5]等通过质量比描述来限定墨水的浓度，其更适用于喷墨打印，使得其可以结合后续给出的成膜方法，更易成膜，不在此区间范围的限定情况下，其配置出的钙钛矿墨水无法适用于喷墨打印，不能成型出钛矿薄膜。
[0030]需要说明的是，该A为钾、铯、铷、甲胺基或者甲脒基中的一种或几种阳离子；该B为铅、锡中的一种或几种阳离子；该X为卤族元素、类卤族元素中的一种或几种阴离子。
[0031]需要说明的是，该卤族元素为：碘、溴、氯。
[0032]需要说明的是，配体物包括二甲基亚砜DMSO、氮甲基吡咯烷酮NMP、二戊基亚砜
DPSO、二甲基
‑
Β
‑
丙酸噻亭DMSP中的至少一种。
[0033]需要说明的是，载体溶剂包括二甲基甲酰胺DMF，二甲基亚砜DMSO，γ丁内酯GBL，2
‑
ME，γ
‑
戊内酯E中的至少一者。
[0034]需要说明的是，该钙钛矿前驱体为包含A，B，X三类材料的通式为ABX3的钙钛矿材料，其中A为一价阳离子：包括但不限于钾(K)、铯(Cs)、铷(Rb)、甲胺基或者甲脒基中的一种或几种阳离子，B为二价阳离子：包括但不限于铅(Pb)、锡(Sn)中的一种或几种阳离子，X为一价阴离子：包括但不限于卤族元素：碘(I)、溴(Br)、氯(Cl)及类卤族元素中的一种或几种阴离子。
[0035]具体地，所述钙钛矿前驱体可以包括碘化物，溴化物，氯化物及类卤化物的一种或多种混合物。
[0036]基于该钙钛矿墨水更容易通过喷墨打印机在基板上成型钙钛矿薄膜，方便钙钛矿薄膜的制备。
[0037]这里的钙钛矿前驱体作为钙钛矿吸光层材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿墨水，其特征在于，所述钙钛矿墨水包括：钙钛矿前驱体、配体物以及载体溶剂，所述钙钛矿前驱体为基于ABX3结构的钙钛矿材料，其中：A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为一价阴离子；所述钙钛矿前驱体在所述载体溶剂中的质量百分含量为10
‑
80wt％；所述配体物与ABX3中B材料的摩尔比例为1:[0.5
‑
1.5]。2.如权利要求1所述的钙钛矿墨水，其特征在于，所述A为钾、铯、铷、甲胺基或者甲脒基中的一种或几种阳离子；所述B为铅、锡中的一种或几种阳离子；所述X为卤族元素、类卤族元素中的一种或几种阴离子。3.如权利要求2所述的钙钛矿墨水，其特征在于，所述卤族元素为：碘、溴、氯。4.如权利要求1所述的钙钛矿墨水，其特征在于，所述配体物包括二甲基亚砜DMSO、氮甲基吡咯烷酮NMP、二戊基亚砜DPSO、二甲基
‑
Β
‑
丙酸噻亭DMSP中的至少一种。5.如权利要求1所述的钙钛矿墨水，其特征在于，所述载体溶剂包括二甲基甲酰胺DMF,二甲基亚砜DMSO,γ
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：深圳黑晶光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：